이차이온질량분석법(SIMS)은 일정한 에너지를 갖는 이온(일차이온)을 고체 표면에 충돌시켰을때 고체 표면으로부터 떨어져 나오는 이온(이차이온)의 질량을 분석하는 분석기술로써, 고체 표면에 입사시키는 일차이온의 양에 따라 static SIMS와 dynamic SIMS로 구분되며, 그중 TOF-SIMS는 표면에 일차이온을 10E13개/cm^2 이하로 입사시켜주며 질량을 분석하는 장치로 Static SIMS로 분류된다.


TOF-SIMS에서는 고체 표면에서 방출된 이차이온들이 동일한 운동에너지를 갖고 이온검출기까지 일정거리를 비행하게 만들어주며, 비행하는 동안 일차이온들은 서로 다른 질량에 따라 다른 속도로 비행하기때문에 이온검출기까지 도달하는데 소요되는 비행시간 또한 다르게 된다. 그 결과 비행시간 차이를 통해 이차이온들의 질량 구분이 가능하다.


TOF-SIMS는 도체, 반도체, 절연체, 유기물등 다양한 시료 분석이 가능하며, 시료 표면의 손상을 최소화하여 표면분석이 가능하고, Cs+, O+, Ar+ GCIB등의 Sputter Gun등을 이용하여 시료의 깊이 방향에 따른 성분분석 및 3차원 성분분포 Imaging 도 가능하다.

- Primary ion: Bi cluster (Max. beam energy=30keV@50nm_Beam Size)

- Sputter ion: Cs, O, Ar cluster

- Mass resolution at low mass (29 u): > 17,000 (FWHM)

- Mass resolution at high mass (> 200 u): > 26,000 (FWHM)

- Mass range: > 12,000 u

- Mass accuracy at low mass (< 100 u): < 1 mu

- Mass accuracy at high mass (> 100 u): < 10 ppm

- Sensitivity at mass resolution at 27 u: > 8.0 x 108 Al+/nC at 7,000 (FWHM)

- Maximum count rate within linear response: > 1 x 107 counts/s (in EDR mode)

1. Elemental analysis: including organic and nonconductive materials

2. Spatial distribution analysis of elements: surface image, depth profile, and 3-dimensional image

3. Structural analysis of polymers

4. Surface contamination analysis

(https://www.iontof.com/applications-tof-sims-leis-spm.html)